JP5943080B2 - Method for deriving equivalent circuit model of power supply smoothing LC filter - Google Patents
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Description
本発明は、直流安定化電源回路の出力電圧を安定化するチョークコイルと平滑コンデンサとから構成される電源平滑用LCフィルタの等価回路モデルを導出する導出方法に関するものである。 The present invention relates to a derivation method for deriving an equivalent circuit model of a power source smoothing LC filter composed of a choke coil and a smoothing capacitor for stabilizing the output voltage of a direct current stabilized power circuit.
従来、この種の電源平滑用LCフィルタの等価回路モデルの導出方法としては、例えば、非特許文献1に開示されたスイッチング・レギュレータにおけるものがある。同文献では、降圧型コンバータをPWM(Pulse Width Modulation)スイッチブロック、LCフィルタブロックおよび定電圧制御部ブロックに分割し、分割したLCフィルタブロックの伝達関数XLCを求めている。そして、電源平滑用LCフィルタの入出力特性を、求めた伝達関数XLCによってシミュレーションすることで、電源平滑用LCフィルタの等価回路モデルを導出している。Conventionally, as a method for deriving an equivalent circuit model of this type of power supply smoothing LC filter, for example, there is a method in a switching regulator disclosed in Non-Patent
また、電源平滑用LCフィルタの等価回路モデルは、LCフィルタを構成するインダクタおよびコンデンサの各等価回路モデルから導出することができる。 Further, the equivalent circuit model of the power supply smoothing LC filter can be derived from the equivalent circuit models of the inductor and the capacitor constituting the LC filter.
特許文献1では、周波数に依存しない抵抗(R)、キャパシタンス(C)、インダクタンス(L)を用いた、時間領域でのシミュレーションが可能な回路として、図1(a)に示すRC回路、および同図(b)に示すRL回路と、同図(c)に示すRCL回路のいずれかを、MLCC(Multi-Layer Ceramic Capacitor)の等価回路モデルとして、形成している。そして、形成した等価回路モデルの精度を判定するための評価関数を合成し、合成した評価関数を最小化することによって回路定数を決定している。
In
また、非特許文献2には、図2に示す、インダクタンスLとコアロス抵抗ACRとの並列回路に銅損抵抗DCRを直列に接続したモデルが、インダクタの等価回路モデルとして開示されている。そして、この等価回路モデルで表されるインダクタのどのファクターが電圧変換効率に影響するかが、同文献に記載されている。
Non-Patent
近年、コスト削減を目的として、製品開発における試作回数の減少や、試作期間の短縮が実施されている。そのため、試作品の特性を事前にシミュレーションする重要性が以前より増してきており、試作回数の削減や試作期間の短縮のために、精度の良いシミュレーションの実施が不可欠になってきている。直流安定化電源回路設計におけるシミュレーションでは、電源平滑用LCフィルタの等価回路モデルを精度良く導出することが要請される。 In recent years, for the purpose of cost reduction, the number of trial productions in product development has been reduced and the trial production period has been shortened. For this reason, the importance of simulating the characteristics of prototypes in advance has increased more than before, and in order to reduce the number of prototypes and shorten the trial period, it is indispensable to perform accurate simulations. In the simulation in the DC stabilized power supply circuit design, it is required to accurately derive an equivalent circuit model of the power supply smoothing LC filter.
しかしながら、直流安定化電源回路を構成するチョークコイルは電源回路の出力電流に、平滑コンデンサは電源回路の出力電圧に依存して特性が変化するので、上記従来の非特許文献1に開示された電源平滑用LCフィルタの等価回路モデルの導出方法では、電源回路の動作時における電源平滑用LCフィルタの特性を正確に表現するのは困難である。
However, since the characteristics of the choke coil constituting the DC stabilized power supply circuit depend on the output current of the power supply circuit and the smoothing capacitor depends on the output voltage of the power supply circuit, the power supply disclosed in the conventional
また、特許文献1に開示されたコンデンサの等価回路モデルの導出方法では、コンデンサに重畳印加されるDCバイアス電圧の各値毎に等価回路モデルを導出する手間が必要となり、電源平滑用LCフィルタの等価回路モデルに適用した場合、電源回路の任意の出力電圧について等価回路モデルを導出することはできない。
In addition, in the method for deriving an equivalent circuit model of a capacitor disclosed in
また、非特許文献2に開示されたインダクタの等価回路モデルも、出力電流による重畳特性が加味されておらず、電源平滑用LCフィルタの等価回路モデルに適用した場合、電源回路の任意の出力電流について等価回路モデルを導出することはできない。
Also, the equivalent circuit model of the inductor disclosed in Non-Patent
本発明はこのような課題を解決するためになされたもので、
直流安定化電源回路の出力電圧を安定化するチョークコイルと平滑コンデンサとから構成される電源平滑用LCフィルタの等価回路モデルをチョークコイルおよび平滑コンデンサの各等価回路モデルから導出する電源平滑用LCフィルタの等価回路モデルの導出方法において、
平滑コンデンサの等価回路モデルが、容量素子と抵抗素子とを並列に接続して成る容量性回路、誘導素子と抵抗素子とを並列に接続して成る誘導性回路、および容量素子と誘導素子と抵抗素子とを並列に接続して成る副共振回路のうちの少なくとも1つが、主容量素子と誘導素子と抵抗素子とを直列に接続して成る主共振回路に直列に接続されて構成され、
平滑コンデンサへの印加直流電圧に応じた平滑コンデンサの静電容量変化率を実測して印加直流電圧を変数とする関数として表し、主共振回路を構成する主容量素子の静電容量に直流安定化電源回路の直流出力電圧に応じた静電容量変化率を乗算して主容量素子の静電容量を補正することで、平滑コンデンサの等価回路モデルを直流安定化電源回路の直流出力電圧に応じたモデルとし、
チョークコイルの等価回路モデルを構成する各要素の値をチョークコイルを流れる直流電流の複数の水準について実測してチョークコイルのインピーダンスを複数の水準について求めておき、複数の水準の間の水準についてのチョークコイルのインピーダンスは、求めておいた複数の水準についてのチョークコイルのインピーダンスから内挿補完して求めることで、チョークコイルの等価回路モデルを直流安定化電源回路の直流出力電流の水準に応じたモデルとする
ことを特徴とする。
The present invention has been made to solve such problems,
Power source smoothing LC filter for deriving an equivalent circuit model of a power source smoothing LC filter composed of a choke coil and a smoothing capacitor for stabilizing the output voltage of the DC stabilized power circuit from each equivalent circuit model of the choke coil and the smoothing capacitor In the derivation method of the equivalent circuit model of
An equivalent circuit model of a smoothing capacitor is a capacitive circuit formed by connecting a capacitive element and a resistive element in parallel, an inductive circuit formed by connecting an inductive element and a resistive element in parallel, and a capacitive element, an inductive element and a resistor. At least one of the sub-resonant circuits formed by connecting the elements in parallel is configured to be connected in series to the main resonant circuit formed by connecting the main capacitive element, the inductive element, and the resistive element in series,
Measures the capacitance change rate of the smoothing capacitor according to the applied DC voltage to the smoothing capacitor and expresses it as a function with the applied DC voltage as a variable, and stabilizes the DC to the capacitance of the main capacitive element that constitutes the main resonance circuit By multiplying the capacitance change rate according to the DC output voltage of the power supply circuit and correcting the capacitance of the main capacitive element , the equivalent circuit model of the smoothing capacitor is adjusted according to the DC output voltage of the DC stabilized power supply circuit. As a model,
The value of each element constituting the equivalent circuit model of the choke coil is measured for a plurality of levels of DC current flowing through the choke coil, and the impedance of the choke coil is obtained for the plurality of levels. The impedance of the choke coil is obtained by interpolating from the impedance of the choke coil for the obtained multiple levels, so that the equivalent circuit model of the choke coil corresponds to the level of the DC output current of the DC stabilized power supply circuit. It is a model.
本構成によれば、平滑コンデンサの等価回路モデルは、そのモデルの主共振回路を構成する主容量素子の静電容量に直流安定化電源回路の直流出力電圧に応じた静電容量変化率が乗算されて、主容量素子の静電容量が補正されることで、直流安定化電源回路の直流出力電圧に応じたモデルとされる。チョークコイルの等価回路モデルは、チョークコイルを流れる直流電流の複数の水準についてチョークコイルのインピーダンスを求めておき、複数の水準の間の水準についてのチョークコイルのインピーダンスは、求めておいた複数の水準についてのチョークコイルのインピーダンスから内挿補完して求めることで、直流安定化電源回路の直流出力電流の水準に応じたモデルとされる。従って、チョークコイルおよび平滑コンデンサの各等価回路モデルから導出される電源平滑用LCフィルタの等価回路モデルは、直流安定化電源回路の直流出力電圧および直流出力電流に応じて精度良く導出され、直流安定化電源回路の動作時における電源平滑用LCフィルタの特性は正確に表現される。このため、直流安定化電源回路設計におけるシミュレーションが精度良く実施されて、直流安定化電源回路設計における試作回数の削減や試作期間の短縮に資することが可能となる。
また、本構成によれば、平滑コンデンサの等価回路モデルは、容量性回路、誘導性回路、および副共振回路のうちの少なくとも1つが主共振回路に直列に接続されて構成され、直流安定化電源回路の直流出力電圧に応じた静電容量変化率は主共振回路を構成する主容量素子に対して乗算されて、主共振回路を構成する主容量素子の静電容量が補正される。このため、平滑コンデンサの特性を最も顕著に表す主共振回路の特性が補正されて、平滑コンデンサの静電容量は直流安定化電源回路の直流出力電圧に応じて最も効果的に補正される。
According to this configuration, the equivalent circuit model of the smoothing capacitor is obtained by multiplying the capacitance of the main capacitive element constituting the main resonant circuit of the model by the capacitance change rate corresponding to the DC output voltage of the DC stabilized power supply circuit. Then, by correcting the capacitance of the main capacitive element , a model corresponding to the DC output voltage of the DC stabilized power supply circuit is obtained. In the equivalent circuit model of the choke coil, the impedance of the choke coil is obtained for a plurality of levels of DC current flowing through the choke coil, and the impedance of the choke coil for a level between the plurality of levels is obtained by calculating the plurality of levels. Is obtained by interpolating from the impedance of the choke coil, and a model corresponding to the level of the DC output current of the DC stabilized power supply circuit is obtained. Therefore, the equivalent circuit model of the power supply smoothing LC filter derived from the equivalent circuit models of the choke coil and the smoothing capacitor is accurately derived in accordance with the DC output voltage and DC output current of the DC stabilized power supply circuit. The characteristics of the power supply smoothing LC filter during the operation of the power supply circuit are accurately expressed. For this reason, the simulation in the DC stabilized power circuit design is performed with high accuracy, and it is possible to contribute to the reduction in the number of trials and the shortening of the trial period in the DC stabilized power circuit design.
According to the present configuration, the equivalent circuit model of the smoothing capacitor is configured by connecting at least one of a capacitive circuit, an inductive circuit, and a sub-resonant circuit in series to the main resonant circuit, The capacitance change rate corresponding to the DC output voltage of the circuit is multiplied by the main capacitance element constituting the main resonance circuit, and the capacitance of the main capacitance element constituting the main resonance circuit is corrected. For this reason, the characteristic of the main resonance circuit that most significantly represents the characteristic of the smoothing capacitor is corrected, and the capacitance of the smoothing capacitor is corrected most effectively according to the DC output voltage of the DC stabilized power supply circuit.
また、本発明は、
平滑コンデンサの等価回路モデルを構成する各要素の測定値をテーブルデータ化しておき、電源平滑用LCフィルタの等価回路モデルを導出する際にテーブルデータ化しておいた平滑コンデンサの等価回路モデルを使って平滑コンデンサの等価回路モデルを直流安定化電源回路の直流出力電圧に応じたモデルとし、
チョークコイルの等価回路モデルを構成する各要素の測定値を複数の水準についてテーブルデータ化しておき、電源平滑用LCフィルタの等価回路モデルを導出する際にテーブルデータ化しておいたチョークコイルの各等価回路モデルを使ってチョークコイルの等価回路モデルを直流安定化電源回路の直流出力電流に応じたモデルとする
ことを特徴とする。The present invention also provides:
Using the equivalent circuit model of the smoothing capacitor that has been converted into table data when the equivalent circuit model of the smoothing capacitor is converted into table data and the equivalent circuit model of the power supply smoothing LC filter is derived. The equivalent circuit model of the smoothing capacitor is a model corresponding to the DC output voltage of the DC stabilized power supply circuit,
The measured values of each element constituting the equivalent circuit model of the choke coil are converted into table data for a plurality of levels, and each equivalent of the choke coil converted into table data when the equivalent circuit model of the power source smoothing LC filter is derived. Using the circuit model, the equivalent circuit model of the choke coil is a model corresponding to the DC output current of the DC stabilized power supply circuit.
本構成によれば、平滑コンデンサの等価回路モデルを構成する各要素の測定値、およびチョークコイルの等価回路モデルを構成する複数の水準についての各要素の測定値をテーブルデータ化しておくことで、電源平滑用LCフィルタの等価回路モデルを導出する際に、容易に、直流安定化電源回路の直流出力電圧に応じた平滑コンデンサの等価回路モデルおよび直流安定化電源回路の直流出力電流に応じたチョークコイルの等価回路モデルを導出することができる。このため、直流安定化電源回路の動作時におけるチョークコイルおよび平滑コンデンサの各等価回路モデルを簡単に再現して用いることができるようになる。 According to this configuration, by measuring the measured values of each element constituting the equivalent circuit model of the smoothing capacitor and the measured values of each element for a plurality of levels constituting the equivalent circuit model of the choke coil into table data, When deriving the equivalent circuit model of the power smoothing LC filter, it is easy to select the smoothing capacitor equivalent circuit model according to the DC output voltage of the DC stabilized power circuit and the choke according to the DC output current of the DC stabilized power circuit. An equivalent circuit model of the coil can be derived. For this reason, each equivalent circuit model of the choke coil and the smoothing capacitor at the time of operation of the DC stabilized power supply circuit can be easily reproduced and used.
また、本発明は、平滑コンデンサの等価回路モデルおよび複数の水準についてのチョークコイルの等価回路モデルを平滑コンデンサおよびチョークコイルの各種類に応じてテーブルデータ化してライブラリー化しておくことを特徴とする。 Further, the present invention is characterized in that an equivalent circuit model of a smoothing capacitor and an equivalent circuit model of a choke coil for a plurality of levels are converted into table data according to each type of the smoothing capacitor and the choke coil, and are made into a library. .
本構成によれば、平滑コンデンサの等価回路モデルを構成する各要素の測定値についてのテーブルデータ、およびチョークコイルの等価回路モデルを構成する各要素の測定値についてのテーブルデータは、シミュレートする直流安定化電源回路に用いる平滑コンデンサおよびチョークコイルの各種類に応じて、ライブラリから直ちに引き出すことができる。このため、直流安定化電源回路の動作時におけるチョークコイルおよび平滑コンデンサの各等価回路モデルは、シミュレートする直流安定化電源回路に用いる平滑コンデンサおよびチョークコイルの各種類に応じて、容易に直ちに導出される。 According to this configuration, the table data about the measured value of each element constituting the equivalent circuit model of the smoothing capacitor, and the table data about the measured value of each element constituting the equivalent circuit model of the choke coil are the direct current to be simulated. Depending on the type of smoothing capacitor and choke coil used in the stabilized power supply circuit, it can be immediately extracted from the library. For this reason, the equivalent circuit model of the choke coil and smoothing capacitor during operation of the DC stabilized power supply circuit is easily and immediately derived according to the type of smoothing capacitor and choke coil used in the DC stabilized power supply circuit to be simulated. Is done.
また、本発明は、チョークコイルの等価回路モデルが、誘導素子と抵抗素子との並列回路に抵抗素子を直列に接続して成る回路を最小単位として構成されることを特徴とする。 The present invention is characterized in that the equivalent circuit model of the choke coil is configured with a circuit formed by connecting a resistive element in series to a parallel circuit of an inductive element and a resistive element as a minimum unit.
本構成によれば、チョークコイルの等価回路モデルは、誘導素子と抵抗素子との並列回路に抵抗素子を直列に接続して成る回路を最小単位として、直流安定化電源回路のシミュレーションの精度や目的に応じて多様に構成される。 According to this configuration, the equivalent circuit model of the choke coil is based on the accuracy and purpose of the simulation of the DC stabilized power supply circuit with the minimum unit of the circuit formed by connecting the resistive element in series to the parallel circuit of the inductive element and the resistive element. Depending on the configuration.
また、本発明は、
平滑コンデンサおよびチョークコイルの種類を入力する第1のステップと、直流安定化電源回路の直流出力電圧および直流出力電流の各値を入力する第2のステップと、第1のステップで入力された種類の平滑コンデンサについて予め用意されたテーブルデータの等価回路モデルをライブラリーの中から選択し、選択した平滑コンデンサの等価回路モデルを使って平滑コンデンサの等価回路モデルを第2のステップで入力された直流出力電圧に応じたモデルとする第3のステップと、第1のステップで入力された種類のチョークコイルについて予め用意されたテーブルデータの等価回路モデルをライブラリーの中から選択し、選択したチョークコイルの等価回路モデルを使ってチョークコイルの等価回路モデルを第2のステップで入力された直流出力電流に応じたモデルとする第4のステップと、第3のステップで導出した平滑コンデンサの等価回路モデルおよび第4のステップで導出したチョークコイルの等価回路モデルを使って第2のステップで入力された直流出力電圧および直流出力電流に応じた電源平滑用LCフィルタの等価回路モデルを導出する第5のステップとをコンピュータに実行させ、電源平滑用LCフィルタの等価回路モデルの導出方法を実行させるコンピュータプログラムを構成した。
The present invention also provides:
A first step for inputting the type of the smoothing capacitor and the choke coil, a second step for inputting each value of the DC output voltage and DC output current of the DC stabilized power supply circuit, and the type input in the first step. The equivalent circuit model of table data prepared in advance for the smoothing capacitor is selected from the library, and the equivalent circuit model of the smoothing capacitor is input in the second step using the equivalent circuit model of the selected smoothing capacitor. The third step of making a model according to the output voltage and the equivalent circuit model of the table data prepared in advance for the type of choke coil input in the first step are selected from the library, and the selected choke coil The equivalent circuit model of the choke coil was input in the second step using the equivalent circuit model of In the second step, using the fourth step as a model corresponding to the current output current, the equivalent circuit model of the smoothing capacitor derived in the third step, and the equivalent circuit model of the choke coil derived in the fourth step A fifth step of deriving an equivalent circuit model of the power smoothing LC filter according to the input DC output voltage and DC output current is executed by a computer, and an equivalent circuit model deriving method of the power smoothing LC filter is executed. A computer program to be configured was configured.
本構成によれば、シミュレートする直流安定化電源回路を構成する平滑コンデンサおよびチョークコイルの種類、並びに直流安定化電源回路の直流出力電圧および直流出力電流の各値がコンピュータプログラムに入力されることで、上記の電源平滑用LCフィルタの等価回路モデルの導出方法がコンピュータプログラムによって機能させられる。つまり、コンピュータプログラムにより、自動的に、平滑コンデンサの等価回路モデルは入力された種類の平滑コンデンサおよび入力された値の直流出力電圧に応じたモデルとされ、また、チョークコイルの等価回路モデルは入力された種類のチョークコイルおよび入力された値の直流出力電流に応じたモデルとされる。このため、本導出方法の利用者は、シミュレートする直流安定化電源回路を構成する平滑コンデンサおよびチョークコイルの種類、並びに直流安定化電源回路の直流出力電圧および直流出力電流の各値をコンピュータプログラムに入力するだけで、直流安定化電源回路の的確なシミュレーションを高精度かつ簡単に行える。この結果、回路シミュレートに関する専門知識を持たない一般の利用者であっても、直流安定化電源回路の的確な回路シミュレーションを高精度かつ簡単に行える。 According to this configuration, the types of the smoothing capacitor and choke coil constituting the DC stabilized power supply circuit to be simulated, and the DC output voltage and DC output current values of the DC stabilized power supply circuit are input to the computer program. Thus, the above-described method for deriving the equivalent circuit model of the power supply smoothing LC filter is caused to function by a computer program. That is, the computer program automatically sets the equivalent circuit model of the smoothing capacitor to a model according to the input type of smoothing capacitor and the DC output voltage of the input value, and the equivalent circuit model of the choke coil is input. The model is determined according to the type of choke coil and the DC output current of the input value. For this reason, the user of this derivation method can specify the types of smoothing capacitors and choke coils constituting the DC stabilized power circuit to be simulated, and the DC output voltage and DC output current values of the DC stabilized power circuit. Just input into the input, and accurate simulation of the DC stabilized power supply circuit can be performed with high accuracy and ease. As a result, even a general user who does not have specialized knowledge about circuit simulation can accurately and easily perform accurate circuit simulation of the stabilized DC power supply circuit.
また、本発明は、前記コンピュータプログラムを備えるサーバにインターネット網を介してアクセスし、インターネット網に接続された端末から前記コンピュータプログラムを使用して各前記ステップを端末に実行させ、電源平滑用LCフィルタの等価回路モデルの導出方法を実施するコンピュータプログラムの使用方法を構成した。 The present invention also provides a power source smoothing LC filter by accessing a server including the computer program via an Internet network, causing the terminal to execute each step using the computer program from a terminal connected to the Internet network. A method of using a computer program that implements a method for deriving an equivalent circuit model is constructed.
本構成によれば、利用者は、インターネット網に接続された端末から前記コンピュータプログラムを備えるサーバにアクセスすることで、前記コンピュータプログラムを容易に使用することが出来る。このため、本発明による電源平滑用LCフィルタの等価回路モデルの導出方法を多数の利用者に提供することが可能になる。 According to this configuration, the user can easily use the computer program by accessing a server including the computer program from a terminal connected to the Internet network. Therefore, it is possible to provide a large number of users with the method for deriving the equivalent circuit model of the power supply smoothing LC filter according to the present invention.
本発明によれば、上記のように、直流安定化電源回路の動作時における電源平滑用LCフィルタの特性は正確に表現される。このため、直流安定化電源回路設計におけるシミュレーションが精度良く実施されて、直流安定化電源回路設計における試作回数の削減や試作期間の短縮に資することが可能となる。 According to the present invention, as described above, the characteristics of the power supply smoothing LC filter during the operation of the DC stabilized power supply circuit are accurately expressed. For this reason, the simulation in the DC stabilized power circuit design is performed with high accuracy, and it is possible to contribute to the reduction in the number of trials and the shortening of the trial period in the DC stabilized power circuit design.
次に、本発明の一実施の形態による電源平滑用LCフィルタの等価回路モデルの導出方法を、降圧型DC−DCコンバータにおける電源平滑用LCフィルタに適用した場合について、説明する。 Next, the case where the method for deriving the equivalent circuit model of the power supply smoothing LC filter according to the embodiment of the present invention is applied to the power supply smoothing LC filter in the step-down DC-DC converter will be described.
降圧型DC−DCコンバータ1は、図3に回路図が示され、PWMスイッチブロック2、LCフィルタブロック3および定電圧制御部ブロック4から構成されている。
The step-down DC-
PWMスイッチブロック2には、入力端子1aへの入力電圧VinがコンデンサCinで平滑されたものが与えられる。PWMスイッチブロック2では、2個のMOSFET(モス構造電界効果トランジスタ)Q1,Q2が制御回路5によってスイッチングされることで、入力電圧Vinがパルス列に変換される。また、MOSFETQ1,Q2のスイッチングにより、出力パルス列のデューティーサイクル比が変えられ、出力パルス列の平均値は所望の出力電圧にされる。LCフィルタブロック3は、チョークコイルLと平滑コンデンサCoutとから構成されている。チョークコイルLと平滑コンデンサCoutとは電源平滑用LCフィルタを構成し、パルス列の高周波成分を減衰させて、DC−DCコンバータ1の出力電圧を直流に平滑化する。The
定電圧制御部ブロック4では、出力端子1bに現れる出力電圧Vが抵抗R1と抵抗R2とによって分圧されて、エラーアンプ6において基準電圧Vrefと比較される。出力電圧Vと基準電圧Vrefとの誤差信号はエラーアンプ6によって増幅されて、PWMコンパレータ7へ出力される。PWMコンパレータ7は、増幅された誤差信号を三角波あるいはのこぎり波と比較して、DC−DCコンバータ1の出力電圧が所望の値になるように、制御回路5に制御信号を送る。DC−DCコンバータ1は、入力電圧Vinの制限を受けるが、この制御信号に応じて任意の直流電流Iおよび直流電圧Vを出力端子1bへ出力する。In the constant
図4は、上記の電源平滑用LCフィルタを構成する平滑コンデンサCoutの等価回路モデルを示す。FIG. 4 shows an equivalent circuit model of the smoothing capacitor Cout constituting the power supply smoothing LC filter.
本実施の形態では、平滑コンデンサCoutの等価回路モデルは、主容量素子C1と誘導素子L2と抵抗素子R3とを直列に接続して成る主共振回路11に直列に、容量素子Ciと抵抗素子Riとを並列に接続して成る容量性回路12、誘導素子Liと抵抗素子Riとを並列に接続して成る誘導性回路13、および容量素子Ciと誘導素子Liと抵抗素子Riとを並列に接続して成る副共振回路14が接続されて、構成されている。ここで、各素子の添え字iはノード番号を示し、これら各回路12〜14ではi=4〜15に設定されている。また、各回路12〜14は容量素子Ciと誘導素子Liと抵抗素子Riとの並列回路として表されており、容量性回路における誘導素子Li=0、誘導性回路における容量素子Ci=0である。また、主共振回路11の主容量素子C1には絶縁抵抗IRが並列に接続されて表現されている。In the present embodiment, the equivalent circuit model of the smoothing capacitor C out is the main capacitive element C1 and the inductive element L2 and the resistor element R3 in series with the
本実施の形態では、平滑コンデンサCoutに3216サイズの100[μF]の積層セラミック・チップ・コンデンサを用いた。下記の表1は、この平滑コンデンサCoutの図4に示す等価回路モデルを構成する各要素の値を実測し、その測定値をテーブルデータ化したものである。
ここで、空欄は、素子値=0で、対応する素子が存在しないことを表している。また、下記の表2は、平滑コンデンサCoutへ印加する直流電圧[V]を変化させて平滑コンデンサCoutの静電容量[F]を実測して得られた実測値を示すテーブルである。
また、図5は、上記の表2に示される実測値から、平滑コンデンサCoutへの印加直流電圧に応じた静電容量の変化を変化率として表したグラフである。同グラフの横軸は印加直流電圧[V]、縦軸は静電容量変化率[%]を表す。同グラフに示されるように、平滑コンデンサCoutの減少する静電容量変化率は、印加直流電圧の増加に応じて漸次増加する。この静電容量変化率は、本実施の形態のように平滑コンデンサCoutがセラミックコンデンサの場合は、印加直流電圧Vを変数とする次の(1)式に示される関数k(V)として、表される。
(1)式に示されるように、静電容量変化率k(V)は印加直流電圧Vの多項式として表される。ここで、kjは定数であり、図5に示すグラフにおける静電容量変化率k(V)は次の(2)式に表される。
本実施の形態では、平滑コンデンサCoutの等価回路モデルを構成する主共振回路11の主容量素子C1の静電容量に、DC−DCコンバータ1の直流出力電圧に応じた式(2)に示される静電容量変化率k(V)を乗算して、主容量素子C1の静電容量を補正することで、平滑コンデンサCoutの等価回路モデルをDC−DCコンバータ1の直流出力電圧Vに応じたモデルとする。In the present embodiment, the capacitance of the main capacitive element C1 of the main
図6は、図3に示すDC−DCコンバータ1において上記の電源平滑用LCフィルタを構成するチョークコイルLの等価回路モデルを示す。
FIG. 6 shows an equivalent circuit model of the choke coil L constituting the power supply smoothing LC filter in the DC-
チョークコイルLの等価回路モデルは、誘導素子L3と抵抗素子R3との並列回路X4に抵抗素子R4を直列に接続して成る回路を最小単位として構成される。本実施の形態では、この最小単位回路に、回路X1と回路X2との直列回路に容量素子C1が並列に接続されて成る回路X3が直列に接続されて、構成されている。回路X1は、抵抗素子R1と容量素子C2との直列回路に誘導素子L1が並列に接続されて成り、回路X2は、抵抗素子R2と誘導素子L2とが並列に接続されて成る。Equivalent circuit model of the choke coil L is configured to circuit comprising a resistance element R 4 in parallel circuit X 4 of the inductive element L 3 and the resistance element R 3 connected in series as a minimum unit. In this embodiment, this minimum unit circuits, circuit X 3 composed connected capacitive elements C 1 is in parallel to the series circuit of the circuit X 1 and the circuit X 2 are connected in series, it is constituted. Circuit X 1 is made to a series circuit of a resistance element R 1 and the capacitor C 2 is inductive element L 1 is connected in parallel circuit X 2 are connected to the resistance element R 2 and inductive element L 2 is in parallel Made up.
このような等価回路モデルで表されるチョークコイルLのインピーダンスZLは、回路X3および回路X4の各インピーダンスをそれぞれX3およびX4とすると、次の(3)式によって表される。
ここで、各インピーダンスX3およびX4は、回路X1および回路X2の各インピーダンスをそれぞれX1およびX2とすると、次の(4)式および(5)式によって表される。
また、各インピーダンスX1およびX2は、次の(6)式および(7)式によって表される。
本実施の形態では、チョークコイルLに3030サイズの4.7[μH]のパワーインダクタを用いた。下記の表3は、このチョークコイルLの図6に示す等価回路モデルを構成する各要素の値を、チョークコイルLに流れる直流負荷電流[A]の複数の水準について実測し、その測定値をテーブルデータ化したものである。
また、図7は、チョークコイルLの各負荷電流[A]におけるインダクタンス[H]の変化(直流重畳特性)を示すグラフである。同グラフの横軸は負荷電流[A]、縦軸はインダクタンス[H]を表す。同グラフに示されるように、チョークコイルLのインダクタンスは、負荷電流の増加に応じて漸次小さくなる。 FIG. 7 is a graph showing the change (DC superposition characteristics) of the inductance [H] at each load current [A] of the choke coil L. The horizontal axis of the graph represents load current [A], and the vertical axis represents inductance [H]. As shown in the graph, the inductance of the choke coil L gradually decreases as the load current increases.
上記の表3に示される複数の水準の負荷電流におけるチョークコイルLの各インダクタンスは、表3に示される実測値を(3)〜(7)式に適用することで、求めておくことが出来る。また、表3に示される水準以外の負荷電流におけるチョークコイルLのインダクタンスは、表3に示される実測値に基づいて求めておいた複数の水準についてのチョークコイルLのインピーダンスから、内挿補完して求めことが出来る。 The inductances of the choke coil L at the load currents at a plurality of levels shown in Table 3 can be obtained by applying the measured values shown in Table 3 to the equations (3) to (7). . Further, the inductance of the choke coil L at a load current other than the level shown in Table 3 is interpolated from the impedance of the choke coil L for a plurality of levels obtained based on the actually measured values shown in Table 3. Can be obtained.
例えば、図8に示すように、欲しい水準の負荷電流ioutが水準1の負荷電流i1と水準2の負荷電流i2との間に有る場合、欲しい水準の負荷電流ioutにおけるチョークコイルLのインピーダンスZLは、負荷電流i1におけるインピーダンスZi1と負荷電流i2におけるインピーダンスZi2とから、次の(8)式に示される内挿補完よって求められる。
本実施の形態では、上記のように、チョークコイルLの等価回路モデルを構成する各要素の値をチョークコイルLを流れる直流電流の複数の水準について実測して、チョークコイルLのインピーダンスZLを複数の水準について求めておき、複数の水準の間の水準についてのチョークコイルLのインピーダンスZLは、求めておいた複数の水準についてのチョークコイルLのインピーダンスZLから内挿補完して求めることで、チョークコイルLの等価回路モデルをDC−DCコンバータ1の直流出力電流Iの水準に応じたモデルとする。In the present embodiment, as described above, the value of each element constituting the equivalent circuit model of the choke coil L is measured for a plurality of levels of direct current flowing through the choke coil L, and the impedance Z L of the choke coil L is determined. The impedance Z L of the choke coil L for the levels between the plurality of levels is obtained by interpolating from the impedance Z L of the choke coil L for the obtained levels. Thus, the equivalent circuit model of the choke coil L is a model corresponding to the level of the DC output current I of the DC-
DC−DCコンバータ1における電源平滑用LCフィルタは、一般的にその伝達関数GLC(ω)が次の(9)式に表される。
ここで、ω:角周波数、Cout:平滑コンデンサCoutの静電容量、L:チョークコイルLのインダクタンス、ESRL:チョークコイルLのインピーダンスの実部、RDS:MOSFETQ1のオン抵抗、Rd:MOSFETQ2のオン抵抗、ESRC:平滑コンデンサCoutのインピーダンスの実部、RL:出力抵抗である。Here, ω: angular frequency, C out : capacitance of smoothing capacitor C out , L: inductance of choke coil L, ESR L : real part of impedance of choke coil L, RD S : on-resistance of MOSFET Q1, R d : ON resistance of MOSFET Q2, ESR C : real part of impedance of smoothing capacitor C out , R L : output resistance.
平滑コンデンサCoutの印加直流電圧Vに応じたインピーダンスZC(V)は、平滑コンデンサCoutの等価回路モデルを構成する主共振回路11の主容量素子C1の静電容量をC1とすると、次の(10)式に表される。
従って、伝達関数GLC(ω)を表す(9)式におけるCoutおよびESRCの印加直流電圧Vに応じた値Cout(V)およびESRC(V)は、上記の(10)式に表されるインピーダンスZC(V)から、次の(11)式および(12)式によって求められる。
ここで、ReはインピーダンスZCの実部を表す。本実施の形態では、(9)式に表される伝達関数GLC(ω)を求めて電源平滑用LCフィルタの等価回路モデルを導出する際、上記のように、主共振回路11の主容量素子C1の静電容量C1に、DC−DCコンバータ1の直流出力電圧Vに応じた式(2)に示される静電容量変化率k(V)を(11)式に示すように乗算して、主容量素子C1の静電容量C1を補正する。Here, Re represents the real part of the impedance Z C. In the present embodiment, when the equivalent circuit model of the power supply smoothing LC filter is derived by obtaining the transfer function G LC (ω) expressed by the equation (9), as described above, the main capacitance of the
また、伝達関数GLC(ω)を表す(9)式におけるESRLおよびLの負荷電流の水準に応じた値は、(3)式に表される求めておいたインピーダンスZL、または(8)式に表される内挿補完によって求められるインピーダンスZLから、次の(13)式および(14)式によって求められる。
ここで、ReはインピーダンスZLの実部を表す。本実施の形態では、(9)式に表される伝達関数GLC(ω)を求めて電源平滑用LCフィルタの等価回路モデルを導出する際、上記のように、チョークコイルLのインピーダンスZLをDC−DCコンバータ1の直流負荷電流Iの水準に応じた値とする。この結果、一般的に(9)式に表される伝達関数GLC(ω)は、本実施の形態では、DC−DCコンバータ1の直流出力電圧Vおよび直流出力電流Iに応じた値の伝達関数GLC(ω,V,I)となる。Here, Re represents the real part of the impedance Z L. In the present embodiment, when the transfer function G LC (ω) expressed by the equation (9) is obtained to derive the equivalent circuit model of the power supply smoothing LC filter, the impedance Z L of the choke coil L is derived as described above. Is a value corresponding to the level of the DC load current I of the DC-
図9は、本実施の形態によって上記のように計算した伝達関数GLC(ω,V,I)を、一素子モデルによって計算した伝達関数GLC(ω)と比較して表すボーデ線図である。FIG. 9 is a Bode diagram representing the transfer function G LC (ω, V, I) calculated as described above according to the present embodiment in comparison with the transfer function G LC (ω) calculated using a one-element model. is there.
この一素子モデルは、図3の回路図におけるLCフィルタブロック3に表されるように、一素子のチョークコイルLと一素子の平滑コンデンサCoutとから構成される。また、この計算では、一素子モデルのチョークコイルLのインダクタンスを4.7[μH]、平滑コンデンサCoutの静電容量値を47[μF]の条件とした。また、DC−DCコンバータ1の直流出力電圧Vを1.8[V]、直流出力電流Iを1.5[A]、スイッチング周波数を400[kHz]とし、MOSFETQ1のオン抵抗RDSを27[mΩ]、MOSFETQ2のオン抵抗Rdを21[mΩ]、負荷抵抗RLを100[Ω]とした。As shown in the
ボーデ線図の縦軸はゲイン(Gain)の絶対値[dB]とその位相(Phase)[°]であり、横軸は周波数ω[Hz]である。また、本実施の形態によるゲイン特性A1は太い実線で表し、位相特性A2は太い点線で表している。一素子モデルによるゲイン特性B1は細い実線で表し、位相特性B2は細い点線で表している。同図に示されるように、本実施の形態によるゲイン特性A1は、高い周波数においてゲインの減衰が飽和しているのに対し、一素子モデルによるゲイン特性B1は、高い周波数においてゲインが単調に減衰している。また、本実施の形態による位相特性A2は、高い周波数において0[°]に戻る傾向を示しているのに対し、一素子モデルによる位相特性B2は、高い周波数において180[°]になっている。このことから、本実施の形態によるシミュレーションでは、チョークコイルLおよび平滑コンデンサCoutの動特性が加味され、実回路に近い振る舞いが得られたことが分かる。The vertical axis of the Bode diagram is the absolute value [dB] of gain (Gain) and its phase (Phase) [°], and the horizontal axis is frequency ω [Hz]. Further, the gain characteristic A1 according to the present embodiment is represented by a thick solid line, and the phase characteristic A2 is represented by a thick dotted line. The gain characteristic B1 by the one element model is represented by a thin solid line, and the phase characteristic B2 is represented by a thin dotted line. As shown in the figure, the gain characteristic A1 according to the present embodiment has a saturated gain attenuation at a high frequency, whereas the gain characteristic B1 based on the one-element model has a monotonically attenuated gain at a high frequency. doing. Further, the phase characteristic A2 according to the present embodiment shows a tendency to return to 0 [°] at a high frequency, whereas the phase characteristic B2 according to the one-element model is 180 [°] at a high frequency. . From this, it can be seen that in the simulation according to the present embodiment, the dynamic characteristics of the choke coil L and the smoothing capacitor Cout are taken into account, and a behavior close to that of an actual circuit is obtained.
このような本実施の形態によれば、上記のように、平滑コンデンサCoutの等価回路モデルは、そのモデルを構成する主容量素子C1の静電容量C1にDC−DCコンバータ1の直流出力電圧Vに応じた静電容量変化率k(V)が(11)式に示すように乗算されて、主容量素子C1の静電容量C1が補正されることで、DC−DCコンバータ1の直流出力電圧Vに応じたモデルとされる。また、チョークコイルLの等価回路モデルは、チョークコイルLを流れる直流電流Iの複数の水準についてチョークコイルLのインピーダンスZLを(3)式に従って求めておき、複数の水準の間の水準についてのチョークコイルLのインピーダンスZLは、求めておいた複数の水準についてのチョークコイルLのインピーダンスZLから(8)式を用いて内挿補完して求めることで、DC−DCコンバータ1の直流出力電流Iの水準に応じたモデルとされる。従って、チョークコイルLおよび平滑コンデンサの各等価回路モデルから導出される電源平滑用LCフィルタの等価回路モデルは、DC−DCコンバータ1の直流出力電圧Vおよび直流出力電流Iに応じて精度良く導出され、DC−DCコンバータ1の動作時における電源平滑用LCフィルタの特性は正確に表現される。このため、DC−DCコンバータ1の回路設計におけるシミュレーションが精度良く実施されて、DC−DCコンバータ1の回路設計における試作回数の削減や試作期間の短縮に資することが可能となる。According to the present embodiment, as described above, the equivalent circuit model of the smoothing capacitor Cout is the DC output voltage of the DC-
また、本実施の形態では、図4に示す平滑コンデンサCoutの等価回路モデルを構成する各要素の測定値を表1に示すようにテーブルデータ化しておくと共に、図6に示すチョークコイルLの等価回路モデルを構成する複数の水準についての各要素の測定値を表3に示すようにテーブルデータ化しておくことで、伝達関数GLC(ω,V,I)を求めて電源平滑用LCフィルタの等価回路モデルを導出する際に、容易に、平滑コンデンサCoutのインピーダンスZCおよびチョークコイルLのインピーダンスZLの計算が出来て、容易に、DC−DCコンバータ1の直流出力電圧Vに応じた平滑コンデンサCoutの等価回路モデルおよびDC−DCコンバータ1の直流出力電流Iに応じたチョークコイルLの等価回路モデルを導出することができる。このため、DC−DCコンバータ1の動作時におけるチョークコイルLおよび平滑コンデンサCoutの各等価回路モデルを簡単に再現して用いることができるようになる。In the present embodiment, the measured values of the elements constituting the equivalent circuit model of the smoothing capacitor Cout shown in FIG. 4 are converted into table data as shown in Table 1, and the choke coil L shown in FIG. The measured values of each element for a plurality of levels constituting the equivalent circuit model are converted into table data as shown in Table 3, so that the transfer function G LC (ω, V, I) is obtained and the power supply smoothing LC filter is obtained. in deriving the equivalent circuit model, easily, and you can calculate the impedance Z L of the impedance Z C and the choke coil L of the smoothing capacitor C out, easily, depending on the DC output voltage V of the DC-
また、本実施の形態では、平滑コンデンサCoutの等価回路モデルが、図4に示すように、容量性回路12、誘導性回路13、および副共振回路14が主共振回路11に直列に接続されて構成され、DC−DCコンバータ1の直流出力電圧Vに応じた静電容量変化率k(V)は主共振回路11を構成する主容量素子C1に対して乗算されて、主共振回路11を構成する主容量素子C1の静電容量が補正される。このため、平滑コンデンサCoutの特性を最も顕著に表す主共振回路11の特性が補正されて、平滑コンデンサCoutの静電容量はDC−DCコンバータ1の直流出力電圧Vに応じて最も効果的に補正される。In the present embodiment, the equivalent circuit model of the smoothing capacitor Cout is such that the
また、本実施の形態では、チョークコイルLの等価回路モデルは、図6に示すように、誘導素子L3と抵抗素子R3との並列回路X4に抵抗素子R4を直列に接続して成る回路を最小単位として、DC−DCコンバータ1のシミュレーションの精度や目的に応じて多様に構成される。Further, in the present embodiment, the equivalent circuit model of the choke coil L, as shown in FIG. 6, a resistance element R 4 connected in series with the parallel circuit X 4 of the inductive element L 3 and the resistance element R 3 As a minimum unit, the circuit is configured in various ways according to the accuracy and purpose of the simulation of the DC-
なお、上記の実施の形態において、平滑コンデンサCoutの等価回路モデルおよび複数の水準についてのチョークコイルLの等価回路モデルを、平滑コンデンサCoutおよびチョークコイルLの各種類に応じてテーブルデータ化して、ライブラリー化しておくように構成してもよい。In the above embodiment, the equivalent circuit model of the choke coil L of an equivalent circuit model and the plurality of levels of the smoothing capacitor C out, and the table data of in response to each type of the smoothing capacitor C out and the choke coil L Alternatively, it may be configured as a library.
本構成によれば、平滑コンデンサCoutの等価回路モデルを構成する各要素の測定値についてのテーブルデータ(表1参照)、およびチョークコイルLの等価回路モデルを構成する各要素の測定値についてのテーブルデータ(表3参照)は、シミュレートするDC−DCコンバータ1に用いる平滑コンデンサCoutおよびチョークコイルLの各種類に応じて、ライブラリから直ちに引き出すことができる。このため、DC−DCコンバータ1の動作時におけるチョークコイルLおよび平滑コンデンサCoutの各等価回路モデルは、シミュレートするDC−DCコンバータ1に用いる平滑コンデンサCoutおよびチョークコイルLの各種類に応じて、容易に直ちに導出される。According to this configuration, the table data (see Table 1) regarding the measured values of the elements constituting the equivalent circuit model of the smoothing capacitor C out and the measured values of the elements configuring the equivalent circuit model of the choke coil L are described. The table data (see Table 3) can be immediately extracted from the library according to each type of the smoothing capacitor Cout and the choke coil L used in the DC-
また、上記の実施の形態においては、平滑コンデンサCoutの等価回路モデルを図4に示すように、チョークコイルLの等価回路モデルを図6に示すように構成した場合について説明したが、各等価回路モデルの形はこれらに限定されることは無い。例えば、平滑コンデンサCoutの等価回路モデルは、容量性回路12、誘導性回路13、および副共振回路14のうちの少なくとも1つを主共振回路11に直列に接続して構成するようにしてもよい。In the above embodiment, the equivalent circuit model of the smoothing capacitor Cout is illustrated as shown in FIG. 4, and the equivalent circuit model of the choke coil L is configured as shown in FIG. The shape of the circuit model is not limited to these. For example, the equivalent circuit model of the smoothing capacitor Cout may be configured by connecting at least one of the
上述した本実施の形態の等価回路モデルの導出方法は、次のコンピュータプログラムを用いることで、簡単に利用することが出来る。このコンピュータプログラムは、平滑コンデンサCoutおよびチョークコイルLの種類を入力する第1のステップと、DC−DCコンバータ1の直流出力電圧Vおよび直流出力電流Iの各値を入力する第2のステップと、第1のステップで入力された種類の平滑コンデンサCoutについて予め用意されたテーブルデータ(表1参照)の等価回路モデル(図4参照)をライブラリーの中から選択し、選択した平滑コンデンサCoutの等価回路モデルを使って平滑コンデンサCoutのインピーダンスZCを(10)式によって計算することで、平滑コンデンサCoutの等価回路モデルを第2のステップで入力された直流出力電圧Vに応じたモデルとする第3のステップと、第1のステップで入力された種類のチョークコイルLについて予め用意されたテーブルデータ(表3参照)の等価回路モデル(図6参照)をライブラリーの中から選択し、選択したチョークコイルLの等価回路モデルを使ってチョークコイルLのインピーダンスZCを(3)式および(8)式によって計算することで、チョークコイルLの等価回路モデルを第2のステップで入力された直流出力電流Iに応じたモデルとする第4のステップと、第3のステップで導出した平滑コンデンサCoutの等価回路モデルおよび第4のステップで導出したチョークコイルLの等価回路モデルを使って電源平滑用LCフィルタの伝達関数GLC(ω,V,I)を(9)式によって求めることで、第2のステップで入力された直流出力電圧Vおよび直流出力電流Iに応じた電源平滑用LCフィルタの等価回路モデルを導出する第5のステップとを備え、上述した本実施の形態の電源平滑用LCフィルタの等価回路モデルの導出方法を機能させる。The method for deriving the equivalent circuit model of the present embodiment described above can be easily used by using the following computer program. The computer program includes a first step for inputting the types of the smoothing capacitor Cout and the choke coil L, and a second step for inputting the values of the DC output voltage V and the DC output current I of the DC-
本実施の形態の電源平滑用LCフィルタの等価回路モデルの導出方法は、シミュレートするDC−DCコンバータ1を構成する平滑コンデンサCoutおよびチョークコイルLの種類、並びにDC−DCコンバータ1の直流出力電圧Vおよび直流出力電流Iの各値がコンピュータプログラムに入力されることで、上記のようにコンピュータプログラムによって機能させられる。つまり、コンピュータプログラムにより、自動的に、平滑コンデンサCoutの等価回路モデルは入力された種類の平滑コンデンサCoutおよび入力された値の直流出力電圧Vに応じたモデルとされ、また、チョークコイルLの等価回路モデルは入力された種類のチョークコイルLおよび入力された値の直流出力電流Iに応じたモデルとされる。このため、本導出方法の利用者は、シミュレートするDC−DCコンバータ1を構成する平滑コンデンサCoutおよびチョークコイルLの種類、並びにDC−DCコンバータ1の直流出力電圧Vおよび直流出力電流Iの各値をコンピュータプログラムに入力するだけで、DC−DCコンバータ1の的確なシミュレーションを高精度かつ簡単に行える。この結果、回路シミュレートに関する専門知識を持たない一般の利用者であっても、DC−DCコンバータ1の的確な回路シミュレーションを高精度かつ簡単に行える。The method for deriving the equivalent circuit model of the power supply smoothing LC filter of the present embodiment includes the types of the smoothing capacitor Cout and the choke coil L constituting the DC-
また、上記のコンピュータプログラムは、上記コンピュータプログラムを備える電子部品製造メーカなどのサーバにインターネット網を介してアクセスすることで、インターネット網に接続されたパーソナルコンピュータ等の端末から使用することが出来る。本構成によれば、利用者は、インターネット網に接続された端末から上記コンピュータプログラムを備えるサーバにアクセスすることで、上記コンピュータプログラムを容易に使用することが出来る。このため、本実施の形態による電源平滑用LCフィルタの等価回路モデルの導出方法を多数の利用者に提供することが可能になる。 Further, the computer program can be used from a terminal such as a personal computer connected to the Internet network by accessing a server such as an electronic component manufacturer having the computer program via the Internet network. According to this configuration, the user can easily use the computer program by accessing a server including the computer program from a terminal connected to the Internet network. Therefore, it is possible to provide a large number of users with a method for deriving an equivalent circuit model of the power supply smoothing LC filter according to the present embodiment.
1…降圧型DC−DCコンバータ
2…PWMスイッチブロック
3…LCフィルタブロック
4…定電圧制御部ブロック
5…制御回路
6…エラーアンプ
7…PWMコンパレータ
11…主共振回路
12…容量性回路
13…誘導性回路
14…副共振回路
Cout…平滑コンデンサ
L…チョークコイル
C1…主容量素子DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記平滑コンデンサの等価回路モデルは、容量素子と抵抗素子とを並列に接続して成る容量性回路、誘導素子と抵抗素子とを並列に接続して成る誘導性回路、および容量素子と誘導素子と抵抗素子とを並列に接続して成る副共振回路のうちの少なくとも1つが、主容量素子と誘導素子と抵抗素子とを直列に接続して成る主共振回路に直列に接続されて構成され、
前記平滑コンデンサへの印加直流電圧に応じた前記平滑コンデンサの静電容量変化率を実測して前記印加直流電圧を変数とする関数として表し、前記主共振回路を構成する前記主容量素子の静電容量に前記直流安定化電源回路の直流出力電圧に応じた前記静電容量変化率を乗算して前記主容量素子の静電容量を補正することで、前記平滑コンデンサの等価回路モデルを前記直流安定化電源回路の直流出力電圧に応じたモデルとし、
前記チョークコイルの等価回路モデルを構成する各要素の値を前記チョークコイルを流れる直流電流の複数の水準について実測して前記チョークコイルのインピーダンスを前記複数の水準について求めておき、前記複数の水準の間の水準についての前記チョークコイルのインピーダンスは、求めておいた前記複数の水準についての前記チョークコイルのインピーダンスから内挿補完して求めることで、前記チョークコイルの等価回路モデルを前記直流安定化電源回路の直流出力電流の水準に応じたモデルとする
ことを特徴とする電源平滑用LCフィルタの等価回路モデルの導出方法。 For power source smoothing, an equivalent circuit model of a power source smoothing LC filter composed of a choke coil and a smoothing capacitor for stabilizing the output voltage of a DC stabilized power source circuit is derived from each equivalent circuit model of the choke coil and the smoothing capacitor. In a method for deriving an equivalent circuit model of an LC filter,
The equivalent circuit model of the smoothing capacitor includes a capacitive circuit formed by connecting a capacitive element and a resistive element in parallel, an inductive circuit formed by connecting an inductive element and a resistive element in parallel, and a capacitive element and an inductive element. At least one of the sub-resonant circuits formed by connecting the resistive elements in parallel is configured to be connected in series to the main resonant circuit formed by connecting the main capacitive element, the inductive element, and the resistive element in series,
The capacitance change rate of the smoothing capacitor according to the applied DC voltage applied to the smoothing capacitor is measured and expressed as a function with the applied DC voltage as a variable, and the electrostatic capacitance of the main capacitive element constituting the main resonance circuit is expressed. By correcting the capacitance of the main capacitive element by multiplying the capacitance by the capacitance change rate according to the DC output voltage of the DC stabilized power supply circuit, the equivalent circuit model of the smoothing capacitor is converted to the DC stable Model according to the DC output voltage of the power supply circuit,
The value of each element constituting the equivalent circuit model of the choke coil is measured for a plurality of levels of direct current flowing through the choke coil, and the impedance of the choke coil is obtained for the plurality of levels, The impedance of the choke coil with respect to the level between them is obtained by interpolating from the impedances of the choke coil with respect to the plurality of levels that have been obtained, so that the equivalent circuit model of the choke coil is determined as the DC stabilized power supply. A method for deriving an equivalent circuit model of a power source smoothing LC filter, characterized in that the model is based on the level of the DC output current of the circuit.
前記チョークコイルの等価回路モデルを構成する各要素の測定値を前記複数の水準についてテーブルデータ化しておき、電源平滑用LCフィルタの等価回路モデルを導出する際にテーブルデータ化しておいた前記チョークコイルの各等価回路モデルを使って前記チョークコイルの等価回路モデルを前記直流安定化電源回路の直流出力電流に応じたモデルとする
ことを特徴とする請求項1に記載の電源平滑用LCフィルタの等価回路モデルの導出方法。 The measured value of each element constituting the equivalent circuit model of the smoothing capacitor is converted into table data, and the equivalent circuit model of the smoothing capacitor that is converted into table data when the equivalent circuit model of the power source smoothing LC filter is derived Using the equivalent circuit model of the smoothing capacitor as a model according to the DC output voltage of the DC stabilized power supply circuit,
The choke coil that has been converted into table data for the plurality of levels of measured values of each element constituting the equivalent circuit model of the choke coil, and converted into table data when the equivalent circuit model of the power source smoothing LC filter is derived. The equivalent circuit model of the choke coil is a model corresponding to the DC output current of the DC stabilized power supply circuit using each equivalent circuit model of the equivalent circuit model of claim 1, How to derive a circuit model.
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